Устройство для измерения корреляционногоотношения двух случайных процессов

Сфез Советских Сециааюстичеспий РесйуфвиОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТИЛЬСТЕУ(5)м. Кл. с присоединением заявки Мо 6 06 6 7/19 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытийДата опубликования описания 300781(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗИЕРЕНИЯ КОРРЕЛЯЦИОННОГО ОТНОШЕНИЯ ДВУХ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ Изобретение относится к специали-. зированным.средствам вычислительной техники, может быть использовано для аппаратурного определения характеристик случайных рбцессов и выдачи рекомендаций при измерении или контроле этих процессов и является усовершенствованием известного уст-ройства для измерения корреляционно го отношения двух случайных процессов (по авторскому свидетельству 9696488).По основному авт.св, 9696488 известно устройство, содержащее входной зажим напряжения реализации первого случайного процесса (" у(с)1, центрирующий фильтр, амплитудно- импульсные модуляторы (АИИ), входной зажим напряжения реализации второголслучайного процесса х(сЦ, блок 20 сравнения, источник постоянных иапря" жений, элемент задержки и еформирования импульсов, усреднители импульсных последовательностей, электронный коммутатор, преобразователь напряжение-временной интервал, временной селектор, накапливающий счетчик импульсов, квадратор, усредни- тель квадратированного напряжения, преобразователь напряжение-период, 30 генератор импульсов, временной се-. лектор, делитель частоты, замыкающий контакт с самовозвратом, блок опре-деления математического ожидания, блок определения среднего квадратического отклонения, вычислительный блок, блок деления, блок сравнения и блок индикации. Устройство позволя ет определить возможность неизмерения или неконтродирования одного из двух стохастически вэаимозависииас случайных процессов при непрерывном измерении или контроле другого случайного процесса.Недостатком этого устройства яв ляется то, что.оно не может определять воэможность неизмерения или не- контролирования одного из двух стохастически взаимосвязанных случайньо процессов при дискретном измерении или контроле другого случайногопроцесса.Цель изобретения - расширение его функциональных возможностей за счет вычисления дисперсии погрешности восстановления, что позволяет формулировать рекомендации о неизмерении или неконтролнрованни случайного процесса х(с) при имекщихся сведениях о поведении не только негера подключен ко второму входу времеНного селектора 17. Входной зажим 4 напряжения Реализации второго случайного процесса подключен также ко входам блока 21 определения математического ожидания и блока 22 определения среднего квадратического5 отклонения, выходы которых соединены соответственно со вторым и первым входами вычислительного блока 23. Третий вход блока 23 является третьим входом устройства, четвертый вход подключен к выходу накапливающего счетчика импульсов 12, а выход к пер- . вому входу блока 24 деления, второй вход которого является четвертым входом устройства. Первый выход бло ка 24 соединен с первым входом переключателя 25, а второй выход - со входом блока 26 возведения в квадрат, второй вход блока 26 подключен также к выходу блока 22 определения сред него квадратического отклоненияперВЫй ВЫХОД - КО ВХОДУ ПЕРВОГО блока группы 27 блоков произведения, а второй - к первому входу сумматора 28. Один из входов второго блока произве дения группы 27 является пятым входом устройства, другой вход соединен с выходом первого блока группы 27, а выход - с первым входом третьего блока группы 27, второй вход которо го подключен к выходу коррелятора 29, а выход - ко второму входу сумматора 28. Вход коррелятора 29 соединен со входным зажимом 4, а выход сумматора 28 - со вторым входом переключателя З 5 25. Выход переключателя подключен к выходу устройства, а также через блок 30 сравнения к блоку 31 индикации.Устройство для измерения корреляционного отношения двух случайных процессов работает следующим образом.Напряжение реализации (с) первого случайного процесса подводится к зажиму 1 и после центрирования фильтром 2 поступает параллельно на сиг нальные входы амплитудно-импульсных модуляторов 3 всех каналов. Напряжение реализации х(с) второго случайнолго процесса подается на входной зажим 4 узла сравнения 5. Ко входам Я этого узла подводятсяпостоянных напряжений х,х х От источника 6. Когда выполняется условие лх(й)х, наЬ -м выходе узла сравнения. 5 пОявляется импульс, котОРый у задерживается на время ь элементом 7. Иэ задержанного импульса формируется стандартный стробирующий сигнал - прямоугольный импульс с определенными длительностью и амплитудой, который йодводится к управляющему вхо- еО ду 7 -го модулятора 3, на сигнальном входе которого имеется напряжение у(с), В момент с- подачи стробирующего сигнала на управляющий вход модулятора на его выходе образуется 65 импульс с амплитудой, пропорциональной значению напряжения у(с). Таккак случаи х(с)х" многократно .повторяются, то на усреднитель 8 1-го канала поступает последовательностьпрямоугольных импульсов, котораяусредняется. По истечении некоторогоинтервала времени .напряжение Окна выходе -го усреднителя пропорционально оценке 110 ( у/х 1, т.е. напряжение центрированной реализации у(Ф)опараллельно с подачей на модуляторы3 поступает в квадратор 13 и послеих квадратирования усредняется усреднителем 14. Выходное напряжение Од,усреднителя 14 по истечении определенного интервала пропорционально оценкелдисперсии случайного процесса,у(й),т.е. О= 0, Это напряжение преобраФзуется преобразователем 15 в импульсы с периодом следования, пропорциональным напряжению О . Тс = 1 Оф10, Они поступают на второйвход временного селектора 11, но всчетчик 12 не проходят, пока отсутст-вует сигнал на первом входе.Через заданный интервал временипосле начала работы устройства замыкается контакт с самовозвратом 20.Первый импульс генератора 16, поступакщий на нулевой вход триггера 19,перебрасывает триггер из положения"0" в положение "1", в результатечего проявляется разрешающее напряжение на втором входе временного селектора 17. Это создает возможностьпрохождения через селектор импульсов опроса, подводимых от генератора16 к первому входу 17, в делительчастоты 18, на управляющий входэлектронного коммутатора 9 и управляющий вход преобразователя 10. Пер-.вый импульс, поступая на управляющийвход коммутатора 9, подключает косновному входу преобразователя 10выход усреднителя 8 первого канала.Преобразователь 10 преобразует выходное напряжение ОусреднитеЛя 8 впрямоугольный импульс, длительностьЬй которого пропорциональна квадра 4ту входящего напряжения О л т.е.ЬйМдОПолученный прямоугольный импульсподводится к первому входу временного селектора 11 и заполняется импульсами, поступающими на второй входселектора 11 с преобразователя 15.Счетчик импульсов 12 фиксирует числоь, СМ Ь/ХЛт цГДЕ кд - К Як.ккк к,ч=у(т, +глВторой импульс, поступающий науправляющий вход коммутатора 9 сселектора 17, обеспечивает подключение выхода усреднителя 8 второгоканала к основному входу преобраэователя 10, и на первый вход временного селектора 11 подается прямоугольный импульс длительностью ь , пропорциональный квадрату выходного йапряжения второго усреднителя 8. Счетчик 12 пополняется числом ;цфО ДМПосле завершения-одного цикла, предполагающего подачу импульсов на управляющий вход коммутатора 9, в счетчик 12 будет зафиксировано число А= Ф=.,М(Ю /;Ц4 4 р и 4 Для повышения точности измерения предусматривается ц циклов измерений, по истечении которых сосчитанное счетчиком 12 число составит В цА, Тогда оценка корреляционного отноше, . Й ю"рМ определяется из выражениях ЬЮ кос,у И Ю Общее количество импульсов Спц, подаваемых на управляющий вход коммутатора 9, равно коэффициенту пересчета С делцтеля частоты 16 (после подачи С импульсов на вход делителя на его выходе появляется импульс, возвращающий триггер 9 в положение "0", в результате чего запирается селектор 11). Если выбрать этот коэфФициент так, чтобы С=10 Р/К (Р - целое число, изменяемое переключателем, который на схеме не показан), то,= 8 10Таким образом, число В, сосчитанное счетчиком, дает непосредственнущ оклейку измеренного корреляционного отношения (величина определяет поло жение запятой). На этом измерение при данной задержке заканчивается. Измеренное значение корреляционного отношения подается на четвертый вход вичислительного блока 23, на первый и второй Входы которого посту пают вычисленные значения СКО и МО случайного процесса х(с), определенные соответственно блоком 22 определения среднего квадратического отклонения и блоком 21 определения математического ожидания на основеи информации о случайном процессе х(й) поступающей со входного зажима 4 напряжения реализции этого процесса. На третий вход вычислительного блока 23 подается величина относительной энтропийной погрешности у измерения реализации случайного процесса (й), В блоке 23.осуществляется вычисление взаимной энтропийной погрешности аху, значение которой поступает на первый вход блока 24 деления. На второй вход блока 24 засылается величина коэффициента энтропийной погрешности измерения К Блок 24 деления определяет СКО погрешности восстановления реализации,случайного процесса 1Ъ. Еслиреализация случайного процесса у(с)лизмеряется (контролируется) непрерывно, то переключатель 25 устанавливается в положение "а" и величинаЪ одновременно наступает на выходустройства для визуального контроляи на вход блока 30 сравнения, Блок30 осуществляет сравнение вычисленной погрешности восстановления с допустимой Ь, и, если Ь) Ьд, тоблок 30 подает команду на блок 31индикации для выдачи сигнала "Да"(реализацию случайного процесса у (5 следует измерять или контролировать),В случае, когда Ъ 4 Ь, блок 30,сравнения подает команду на блок 31индикации для выдачи сигнала "Нетф(реализацию случа.ного процесса хА 2 О измерять или контролировать нецелесообразно).В данном случае при на,личии измеренных значений реализации случайного процес а (й) можновосстановить значения реализациислучайного п(оцесса 1(й), напримерпри помощи уравнения регрессии спогрешностью, не превышающей допустимую. При таком измерении у(с) блоки 26"29 в работе устройства участияне принимают.При дискретном измерении (контроле) случайного процесса у(с) переключатель 25 устанавливается в положение "бф. Величина СКОЪф поступаетне только в вычислительный блок 23,но и на вход блока 2 б возведения вквадрат, с первого выхода котороговеличина фЬ засылается на вход первого блока произведения группы 27блоков произведения Здесь Формиру ется величина 0,334, передаваемаяна второй вход блока 27, На другойвход этого блока засылается со входа устройства значение интерваладискретизации с измерения случайного процесса у. С выхода этогоблока на первый вход третьего блокагруппы 27 подается величина О,ЗЗЪр"у.На другой вход третьего блока поступает с выхода коррелятора 29 5 значение парайетров Ю автокорелляционной Функции. Значения случайного процесса х(г) подаются на входкоррелятора 29 со.входного зажима 4.На выходе третьего блока произведе:ния, а следовательно, и на выходе 55 блока 27 формируется величинаО,ЗЗЪф сх 1. соответствующая дисперсии погрешности интерполяции придискретизации. Эта величина поступает на второй вход сумматора 29, на ,б 0 первый вход которого подается с блока 24 деления через блок 2 б возведения в квадрат значение Ь, . В сумматоре 28 осуществляется определение суммарной дисперсии погрешности Я восстановления Ъ, которая через10 851420 НИИПИ Заказ 6361/70краж 745 Подписное переключатель 25 подается на блок 30 сравнения для ее сравнения с допустимым значением фткр и на вход устройства для визуального контроля. В дарьнейэГм работа блоков 30 и 31 йромсходит аналогично работе этих блоков при непрерывном измерении случайного прбцесса у(с).Если дополнительно предусмотреть в схеме генератор счетных импульсов то при подключении его выхода ко второму входу временного селектора 11 (преобразователь 15 отключен) предлагаемое устройство позволяет измерять авто- и взаимнодисперсионную функции.Положительный эффект, который дает предлагаемое устройство, заключается в том, что оно позволяет выдать сигнал об отсутствии необходимости (измерении) одного из двух стохастически зависиьах случайных процессов не только при непрерывном измерении одного случайного процесса, но и при дискретном его измерении (контроле), Это позволяет ликвидировать избыточные отсчеты при медленно изменяющихся случайных процессах и сделать количество каналов измерения меньше, чем число датчиков измеряемых .(контролируемых) случайных величин., Формула изобретенияУстройство для измерения коррелляционного отношения,двух случайныхпроцессов па авт,св. 9696488, о т -л и ч а ю ц е е с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей эа счет вычисления дисперсии погрешности восстановления, вустройство введены коррелятор, квад- .ратбр, переключатеЛь, сумматор имноговходовой блок умножения, выходкоторого соединен с первым входомсумматора, второй вход которого соединен с первым выходом квадраторавторой выход которого соединен спервым входом многовходового блокаумножения, второй вход которого яв-ляется пятым входом устройства, атретий соединен с выходом коррелятора, вход которого подключен ко второму входу устройства, первый выход 20 блока деления соединен с первымвходом переключателя, второй входкоторого соединен с выходом сумматора, выход переключателя соединен совходом блока сравнения, второй вход 25 квадратора подключен ко второму выходу блока деленияИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР ЗО 9696488, кл, С 06 С 7/19, 1978. Филиал ППП "Патент",г.ужгород, ул.Проектная